JPH0634311A - 容量性プローブ - Google Patents
容量性プローブInfo
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- JPH0634311A JPH0634311A JP5107971A JP10797193A JPH0634311A JP H0634311 A JPH0634311 A JP H0634311A JP 5107971 A JP5107971 A JP 5107971A JP 10797193 A JP10797193 A JP 10797193A JP H0634311 A JPH0634311 A JP H0634311A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
- G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B7/012—Contact-making feeler heads therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 寸法測定に用いられる非接触式の、全方向性
の容量性プローブを提供する。 【構成】 寸法測定に用いられる非接触式の、全方向性
の容量性プローブは導電性を有する球状の感受先端部を
具備する。この球状感受先端部はワークと共にコンデン
サを形成する。このコンデンサの静電容量は球状感受先
端部とワーク間の距離を表す。
の容量性プローブを提供する。 【構成】 寸法測定に用いられる非接触式の、全方向性
の容量性プローブは導電性を有する球状の感受先端部を
具備する。この球状感受先端部はワークと共にコンデン
サを形成する。このコンデンサの静電容量は球状感受先
端部とワーク間の距離を表す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は寸法測定に用いられる容
量性プローブに関する。特に本発明は、座標測定器（co
ordinate measurement machine, CMM ）と共に用いられ
る非接触式の、全方向性のプローブに関する。
量性プローブに関する。特に本発明は、座標測定器（co
ordinate measurement machine, CMM ）と共に用いられ
る非接触式の、全方向性のプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ制御された座標測定器は、
機械販売店、品質管理研究所、および精密機械工学研究
所における標準的な設備になってきている。座標測定器
は座標測定装置内において感受プローブを案内し、ワー
クから寸法に関する情報を得る。
機械販売店、品質管理研究所、および精密機械工学研究
所における標準的な設備になってきている。座標測定器
は座標測定装置内において感受プローブを案内し、ワー
クから寸法に関する情報を得る。
【０００３】異なる型式の感受プローブが利用できる。
機械的接触型の感受プローブを用いた装置では、感受プ
ローブはプローブ内のスイッチが開かれる、あるいは閉
じられるまでワークに接触するように案内される。座標
測定器のコンピュータはスイッチの作動に基づいた寸法
に関する情報を得る。
機械的接触型の感受プローブを用いた装置では、感受プ
ローブはプローブ内のスイッチが開かれる、あるいは閉
じられるまでワークに接触するように案内される。座標
測定器のコンピュータはスイッチの作動に基づいた寸法
に関する情報を得る。
【０００４】このような機械接触式のプローブはいくつ
かの欠点を有する。機械的接触式のプローブは、典型的
に、１Ｎの１０分の１以上の接触応力を必要とし、した
がって、例えば破壊しないように接触できないシリコン
構造体の測定においては、このプローブは使用できな
い。
かの欠点を有する。機械的接触式のプローブは、典型的
に、１Ｎの１０分の１以上の接触応力を必要とし、した
がって、例えば破壊しないように接触できないシリコン
構造体の測定においては、このプローブは使用できな
い。
【０００５】上記記載の機械的接触式のプローブの代わ
りに非接触式のプローブを用いてもよい。或る型式の非
接触式のプローブは、ＭｃＲａｅの「非接触式寸法測定
のための容量性感受の利用」、センサ、第１３〜２０
頁、１０月、１９８８年、中に記載されている。この記
事には平板状センサの利用が記載され、この平板状セン
サは、容量性ターゲット板（例えばワーク）に対して隣
接配置されたときに平行板コンデンサを形成する。平行
板コンデンサの静電容量はセンサとターゲット板間の距
離に反比例する。したがって、 Ｃ＝Ｋ／ｄ ここでＣは静電容量 Ｋは定数 ｄはセンサとターゲット板間の距離
りに非接触式のプローブを用いてもよい。或る型式の非
接触式のプローブは、ＭｃＲａｅの「非接触式寸法測定
のための容量性感受の利用」、センサ、第１３〜２０
頁、１０月、１９８８年、中に記載されている。この記
事には平板状センサの利用が記載され、この平板状セン
サは、容量性ターゲット板（例えばワーク）に対して隣
接配置されたときに平行板コンデンサを形成する。平行
板コンデンサの静電容量はセンサとターゲット板間の距
離に反比例する。したがって、 Ｃ＝Ｋ／ｄ ここでＣは静電容量 Ｋは定数 ｄはセンサとターゲット板間の距離
【０００６】平行板から成る容量性プローブはいくつか
の欠点を有する。これらは、容量性板の面積が比較的に
一定に維持されるように、ターゲット板に対して正確に
平行に整列されなければならない。さらに平行板コンデ
ンサの一方向性特性のために、平板プローブに直角をな
す、単一の座標軸に沿った位置しか測定できない。
の欠点を有する。これらは、容量性板の面積が比較的に
一定に維持されるように、ターゲット板に対して正確に
平行に整列されなければならない。さらに平行板コンデ
ンサの一方向性特性のために、平板プローブに直角をな
す、単一の座標軸に沿った位置しか測定できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、寸法測定に用いられる非接触式の、全方向性の容
量性プローブを提供することである。
的は、寸法測定に用いられる非接触式の、全方向性の容
量性プローブを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、寸法測定のた
めの非接触式の、全方向性の容量性プローブを提供す
る。このプローブは導電性を有する球状の感受先端部を
含み、この先端部はターゲットワークと共にコンデンサ
を形成する。球状の感受先端部は、導電性を有する中空
の茎状部材の一端に取付けられると共に茎状部材から絶
縁される。導線は中空茎状部材の中心を通って同軸配置
され、また球状の感受先端部に接続される。茎状部材お
よび同軸線は、それぞれの交流電源からそれぞれ交流電
圧を受取るように接続される。これら交流電圧は互いに
ほぼ同位相であると共にほぼ同振幅であり、このためプ
ローブによる測定における漂遊容量の影響が低減され
る。
めの非接触式の、全方向性の容量性プローブを提供す
る。このプローブは導電性を有する球状の感受先端部を
含み、この先端部はターゲットワークと共にコンデンサ
を形成する。球状の感受先端部は、導電性を有する中空
の茎状部材の一端に取付けられると共に茎状部材から絶
縁される。導線は中空茎状部材の中心を通って同軸配置
され、また球状の感受先端部に接続される。茎状部材お
よび同軸線は、それぞれの交流電源からそれぞれ交流電
圧を受取るように接続される。これら交流電圧は互いに
ほぼ同位相であると共にほぼ同振幅であり、このためプ
ローブによる測定における漂遊容量の影響が低減され
る。
【０００９】本発明の他の目的、特徴および利点が、添
付図面と共に好適実施例の記載によって明らかとなろ
う。
付図面と共に好適実施例の記載によって明らかとなろ
う。
【００１０】
【実施例】図１を参照すると容量性プローブ１０が示さ
れる。プローブ１０は球状の感受先端部１５を含み、こ
の先端部１５は、例えば鋼鉄、炭化タングステン、イン
コネル、あるいは割れにくくかつ変形しにくい他の硬質
の導電性材料から、単一構造体として構成され得る。球
状感受先端部１５の直径はプローブの個々の適用状態に
依存する。球状感受先端部１５の半径は感受先端部１５
とターゲット板間の、感受されるべき距離よりも非常に
大きくされるべきである。しかしながら、当面の目的の
ために、プローブ１０および対応する試験結果は、直径
が４．７８ｍｍであり鋼鉄から形成された球状感受先端
部１５に関して、記載される。
れる。プローブ１０は球状の感受先端部１５を含み、こ
の先端部１５は、例えば鋼鉄、炭化タングステン、イン
コネル、あるいは割れにくくかつ変形しにくい他の硬質
の導電性材料から、単一構造体として構成され得る。球
状感受先端部１５の直径はプローブの個々の適用状態に
依存する。球状感受先端部１５の半径は感受先端部１５
とターゲット板間の、感受されるべき距離よりも非常に
大きくされるべきである。しかしながら、当面の目的の
ために、プローブ１０および対応する試験結果は、直径
が４．７８ｍｍであり鋼鉄から形成された球状感受先端
部１５に関して、記載される。
【００１１】球状感受先端部１５は図２（Ａ）に示すよ
うにも形成される。図示されたように球状感受先端部１
５は、例えばセラミックなどの絶縁性材料から形成され
た中心部２０を有する。外側の導電性殻部２５が中心部
２０の周りに配設される。
うにも形成される。図示されたように球状感受先端部１
５は、例えばセラミックなどの絶縁性材料から形成され
た中心部２０を有する。外側の導電性殻部２５が中心部
２０の周りに配設される。
【００１２】図１を再び参照すると、絶縁性の首部３０
は球状感受先端部１５を中空の茎状部材３５の一端に連
結させる。この首部３０は、例えばエポキシ材料から形
成され、首部３０は中空茎状部材３５から感受先端部１
５を絶縁すると共にこれら中空茎状部材３５と感受先端
部１５間の強固な機械的結合を提供する。茎状部材３５
は、例えば真鍮、あるいはステンレス鋼から形成され得
る。
は球状感受先端部１５を中空の茎状部材３５の一端に連
結させる。この首部３０は、例えばエポキシ材料から形
成され、首部３０は中空茎状部材３５から感受先端部１
５を絶縁すると共にこれら中空茎状部材３５と感受先端
部１５間の強固な機械的結合を提供する。茎状部材３５
は、例えば真鍮、あるいはステンレス鋼から形成され得
る。
【００１３】線４０は中空の茎状部材３５内に同軸配置
され、電気的接続のために球状感受先端部１５まで延び
る。線４０は絶縁さや４５を含んでよく、中空茎状部材
３５と線４０とが互いに電気的に接続しないことを保証
するようにしている。選択的に、絶縁さやを必要としな
いようにしてもよい。
され、電気的接続のために球状感受先端部１５まで延び
る。線４０は絶縁さや４５を含んでよく、中空茎状部材
３５と線４０とが互いに電気的に接続しないことを保証
するようにしている。選択的に、絶縁さやを必要としな
いようにしてもよい。
【００１４】球状感受先端部１５および中空茎状部材３
５の選択可能な構造が図２（Ｂ）に示される。図示され
たように、球状感受先端部１５は中空茎状部材３５を受
取る穴４７を有する。エポキシ材料などの絶縁性材料４
８が穴４７内に配設され、このため感受先端部１５が茎
状部材３５に機械的に接続されると共に感受先端部１５
が茎状部材３５から電気的に絶縁される。
５の選択可能な構造が図２（Ｂ）に示される。図示され
たように、球状感受先端部１５は中空茎状部材３５を受
取る穴４７を有する。エポキシ材料などの絶縁性材料４
８が穴４７内に配設され、このため感受先端部１５が茎
状部材３５に機械的に接続されると共に感受先端部１５
が茎状部材３５から電気的に絶縁される。
【００１５】茎状部材３５が線４０を収容するように中
空であって漂遊容量を低減することが、当業者には理解
されるであろう。しかしながら、線４０を通すための選
択可能な通路、あるいは漂遊容量の影響を低減させる選
択可能な方法が用いられれば、茎状部材は中空でなくて
もよい。
空であって漂遊容量を低減することが、当業者には理解
されるであろう。しかしながら、線４０を通すための選
択可能な通路、あるいは漂遊容量の影響を低減させる選
択可能な方法が用いられれば、茎状部材は中空でなくて
もよい。
【００１６】図３に示すようにプローブ１０は、ＲＧ−
１７９などの同軸ケーブル５０に接続される。同軸ケー
ブル５０は、茎状部材３５に電気的に接続された外部導
線５５と、同軸配置された線４０に電気的に接続された
内部導線６０とを含む。プローブ１０は、同軸ケーブル
５０と残りのプローブ組立体部分間が機械的に直結され
て図示されているが、これらの結合部が同軸ケーブル連
結器によって簡素化され得ることが当業者には理解され
るであろう。
１７９などの同軸ケーブル５０に接続される。同軸ケー
ブル５０は、茎状部材３５に電気的に接続された外部導
線５５と、同軸配置された線４０に電気的に接続された
内部導線６０とを含む。プローブ１０は、同軸ケーブル
５０と残りのプローブ組立体部分間が機械的に直結され
て図示されているが、これらの結合部が同軸ケーブル連
結器によって簡素化され得ることが当業者には理解され
るであろう。
【００１７】図４にはプローブ１０を試験し、検定する
ための装置が示される。装置は絶縁万力６５を有する摺
動テーブル６３を含み、この万力６５はプローブの茎状
部材３５を把持して少なくとも２つの方向のうちの１つ
にプローブ１０を指向させる。また、感受されるべきワ
ークを代表する２つのターゲット板７０，７５が設けら
れる。ターゲット板７０は、図４において一点鎖線で示
すように茎状部材３５がターゲット板に直角であるとき
にプローブ１０を試験し、検定するために用いられる。
ターゲット板７５は茎状部材３５がターゲット板にほぼ
平行であるときにプローブ１０を試験し、検定するため
に用いられる。
ための装置が示される。装置は絶縁万力６５を有する摺
動テーブル６３を含み、この万力６５はプローブの茎状
部材３５を把持して少なくとも２つの方向のうちの１つ
にプローブ１０を指向させる。また、感受されるべきワ
ークを代表する２つのターゲット板７０，７５が設けら
れる。ターゲット板７０は、図４において一点鎖線で示
すように茎状部材３５がターゲット板に直角であるとき
にプローブ１０を試験し、検定するために用いられる。
ターゲット板７５は茎状部材３５がターゲット板にほぼ
平行であるときにプローブ１０を試験し、検定するため
に用いられる。
【００１８】ターゲット板７０，７５は導電性材料であ
るアルミニウムから形成される。しかしながら、プロー
ブ１０は他の導電性材料に対しても使用できる。材料の
導電率は重要でない。単位面積当たり数メグオーム（se
veral megohms/square）である材料も測定できる。
るアルミニウムから形成される。しかしながら、プロー
ブ１０は他の導電性材料に対しても使用できる。材料の
導電率は重要でない。単位面積当たり数メグオーム（se
veral megohms/square）である材料も測定できる。
【００１９】プローブ１０は、Capacitec 社、P.O. Box
819, 87 Fitchburg Road, Ayer, MA, 01432、製のCapa
citec Model 4100S 駆動装置および4100-C計時装置（cl
ockunit）などのような、容量性プローブ駆動装置８０
によって駆動される。プローブ駆動装置８０は分離され
た、電気的に隔離された２つの交流電圧出力端子を含
む。第１の出力端子は、同軸ケーブル５０の内部導線６
０およびそれに接続され中空茎状部材３５内を通る線４
０に接続され、球状感受先端部１５とターゲット板間の
第１の交流電位を発生するのに用いられる。第２の出力
端子は、同軸ケーブル５０の外部導線５５およびそれに
接続された中空茎状部材３５に接続され、中空茎状部材
３５とターゲット板間の第２の交流電位を発生するのに
用いられる。第１および第２の電位は振幅がほぼ等し
く、またほぼ同位相にされ、プローブによる測定におい
て漂遊容量の影響をなくすようにしている。
819, 87 Fitchburg Road, Ayer, MA, 01432、製のCapa
citec Model 4100S 駆動装置および4100-C計時装置（cl
ockunit）などのような、容量性プローブ駆動装置８０
によって駆動される。プローブ駆動装置８０は分離され
た、電気的に隔離された２つの交流電圧出力端子を含
む。第１の出力端子は、同軸ケーブル５０の内部導線６
０およびそれに接続され中空茎状部材３５内を通る線４
０に接続され、球状感受先端部１５とターゲット板間の
第１の交流電位を発生するのに用いられる。第２の出力
端子は、同軸ケーブル５０の外部導線５５およびそれに
接続された中空茎状部材３５に接続され、中空茎状部材
３５とターゲット板間の第２の交流電位を発生するのに
用いられる。第１および第２の電位は振幅がほぼ等し
く、またほぼ同位相にされ、プローブによる測定におい
て漂遊容量の影響をなくすようにしている。
【００２０】各ターゲット板７０，７５に対する球状感
受先端部１５の位置は調節ハンドル８５により調節され
る。各ターゲット板および感受先端部１５は互いに接触
され、この位置において変位量測定器９０のゼロ点設定
が行われる。変位量測定器９０は、次いで各ターゲット
板からの感受先端部１５の変位量を測定するのに用いら
れる。この目的のために、Mitutoyo Digimatic Indicat
or Model IDF 130-Eを用いることができる。
受先端部１５の位置は調節ハンドル８５により調節され
る。各ターゲット板および感受先端部１５は互いに接触
され、この位置において変位量測定器９０のゼロ点設定
が行われる。変位量測定器９０は、次いで各ターゲット
板からの感受先端部１５の変位量を測定するのに用いら
れる。この目的のために、Mitutoyo Digimatic Indicat
or Model IDF 130-Eを用いることができる。
【００２１】球状感受先端部１５とターゲット板間の電
流量は、これらによって形成されるコンデンサの静電容
量の関数である。プローブ駆動装置８０は球状感受先端
部１５とターゲット板間の交流電流量を測定してこの電
流量、したがって静電容量を表す直流の出力電圧を提供
する。この直流の出力電圧は、例えば電圧計９５によっ
て測定され、プローブ１０を試験し、検定するために変
位量測定器９０と共に用いられる。
流量は、これらによって形成されるコンデンサの静電容
量の関数である。プローブ駆動装置８０は球状感受先端
部１５とターゲット板間の交流電流量を測定してこの電
流量、したがって静電容量を表す直流の出力電圧を提供
する。この直流の出力電圧は、例えば電圧計９５によっ
て測定され、プローブ１０を試験し、検定するために変
位量測定器９０と共に用いられる。
【００２２】試験測定が図４に示した装置によって行わ
れた。図５は、感受先端部１５と各ターゲット板間の間
隙の関数として、容量性プローブ駆動装置８０の直流の
出力電圧を示したグラフである。グラフには２つの関数
が示され、一方は茎状部材３５がターゲット板７０に直
角であるときを示し、他方は茎状部材３５がターゲット
板７５にほぼ平行であるときを示す。したがって、この
試験では茎状部材の究極的な２つの方向について測定さ
れた。
れた。図５は、感受先端部１５と各ターゲット板間の間
隙の関数として、容量性プローブ駆動装置８０の直流の
出力電圧を示したグラフである。グラフには２つの関数
が示され、一方は茎状部材３５がターゲット板７０に直
角であるときを示し、他方は茎状部材３５がターゲット
板７５にほぼ平行であるときを示す。したがって、この
試験では茎状部材の究極的な２つの方向について測定さ
れた。
【００２３】図５のグラフには、間隙が０から６ｍｍの
ときのプローブ駆動装置８０の直流の出力電圧が示され
る。図示されたように、茎状部材の２つの方向に対する
曲線は間隙が大きくなるにつれて発散し、間隙が小さく
なるにつれて収斂するようになる。静電容量および、し
たがって、出力電圧は間隙に対して対数関数的な関係を
示している。この対数関数的な関係はさらに図６に示さ
れる。
ときのプローブ駆動装置８０の直流の出力電圧が示され
る。図示されたように、茎状部材の２つの方向に対する
曲線は間隙が大きくなるにつれて発散し、間隙が小さく
なるにつれて収斂するようになる。静電容量および、し
たがって、出力電圧は間隙に対して対数関数的な関係を
示している。この対数関数的な関係はさらに図６に示さ
れる。
【００２４】図５のグラフは、球状感受先端部により示
された複数の全方向性特性を実証している。これらの特
性はさらに図７に示される。図７は、球状の感受先端部
１５がターゲット板７０から距離ｄだけ離れたときの拡
大図である。
された複数の全方向性特性を実証している。これらの特
性はさらに図７に示される。図７は、球状の感受先端部
１５がターゲット板７０から距離ｄだけ離れたときの拡
大図である。
【００２５】球状の感受先端部１５がその半径よりも大
きな距離だけターゲット板７０から変位したとき、球状
感受先端部１５の静電容量は自由空間における値４πｅ
0 ｒに近づくが、ここでｒはｃｍで表した球状感受先端
部の半径であり、ｅ0 は真空の誘電率である。
きな距離だけターゲット板７０から変位したとき、球状
感受先端部１５の静電容量は自由空間における値４πｅ
0 ｒに近づくが、ここでｒはｃｍで表した球状感受先端
部の半径であり、ｅ0 は真空の誘電率である。
【００２６】球状感受先端部１５がターゲット板７０
（例えばワーク）に近づき間隙ｄがこの球の半径ｒに対
して小さくなるのに伴い、球状感受先端部１５とターゲ
ット板７０とによってコンデンサが形成される。このコ
ンデンサの静電容量は、間隙ｄがほぼ半径に等しいとき
には感受先端部の自由空間における静電容量よりも大き
くなり、間隙が小さくなるのに伴い対数関数的に変化す
る。静電容量は、プローブ部分９８とターゲット板間の
距離ｄの減少と、コンデンサ板の有効寄与面積の減少
と、がバランスすることによって増大し、この有効寄与
面積は、図７において連続するプローブ部分９８，９
９，１００がターゲット板７０に近づくことによって生
じる、連続する投影面積Ａ１，Ａ２，Ａ３として示され
ている。
（例えばワーク）に近づき間隙ｄがこの球の半径ｒに対
して小さくなるのに伴い、球状感受先端部１５とターゲ
ット板７０とによってコンデンサが形成される。このコ
ンデンサの静電容量は、間隙ｄがほぼ半径に等しいとき
には感受先端部の自由空間における静電容量よりも大き
くなり、間隙が小さくなるのに伴い対数関数的に変化す
る。静電容量は、プローブ部分９８とターゲット板間の
距離ｄの減少と、コンデンサ板の有効寄与面積の減少
と、がバランスすることによって増大し、この有効寄与
面積は、図７において連続するプローブ部分９８，９
９，１００がターゲット板７０に近づくことによって生
じる、連続する投影面積Ａ１，Ａ２，Ａ３として示され
ている。
【００２７】プローブ１０が全方向性特性を有するため
に、ターゲット板と共に近くにある全ての導電性体にも
応答する。しかしながら、プローブの対数関数的応答に
よってこれら近くの導電性体が静電容量に与える影響を
低減できるが、これは、ターゲット板とその近傍のプロ
ーブとによる静電容量が、近くの導電体とその近傍のプ
ローブとによる静電容量よりも、間隙が小さいときに
は、かなり支配的であるためである。図８にはこの影響
が示されると共に、側壁を設け、その側壁との間隙が
３，５，１０，２０ｍｍであるときの電圧と間隙との関
係が示される。
に、ターゲット板と共に近くにある全ての導電性体にも
応答する。しかしながら、プローブの対数関数的応答に
よってこれら近くの導電性体が静電容量に与える影響を
低減できるが、これは、ターゲット板とその近傍のプロ
ーブとによる静電容量が、近くの導電体とその近傍のプ
ローブとによる静電容量よりも、間隙が小さいときに
は、かなり支配的であるためである。図８にはこの影響
が示されると共に、側壁を設け、その側壁との間隙が
３，５，１０，２０ｍｍであるときの電圧と間隙との関
係が示される。
【００２８】図８に示された全方向性挙動のために、簡
単な機構によって、近くの導電体による漂遊容量の影響
を測定でき、また自動的に補正できる。例として、プロ
グラム制御による典型的な測定順序において、座標測定
器はプローブ１０を移動させて感受するときの間隙が１
ｍｍ，０．１ｍｍ，０．０１ｍｍとなるようにできる。
これらの測定に基づいて、例えば側壁による漂遊容量が
座標測定器によって自動的に抜出されると共に修正され
る。
単な機構によって、近くの導電体による漂遊容量の影響
を測定でき、また自動的に補正できる。例として、プロ
グラム制御による典型的な測定順序において、座標測定
器はプローブ１０を移動させて感受するときの間隙が１
ｍｍ，０．１ｍｍ，０．０１ｍｍとなるようにできる。
これらの測定に基づいて、例えば側壁による漂遊容量が
座標測定器によって自動的に抜出されると共に修正され
る。
【００２９】図９には、プローブ１０を用いた一例を示
す座標測定器１０５が示される。座標測定器１０５は、
制御卓１１０と、検定用の球１１５と、ワーク用のテー
ブル１２０と、プローブ１０を保持すると共にプログラ
ム制御によってプローブ１０を操縦する腕部１２５と、
を含む。テーブル１２０はワーク１３０を支持し、この
図においてワーク１３０は高エネルギ物理学で適用され
るシリコン構造体である。腕部１２５はプローブ１０を
ワーク１３０に沿い案内して必要な測定を行う。プロー
ブが或る型式の座標測定器に対して示されているが、プ
ローブが、Cordax 1800 、あるいは、参考文献であるAN
SI/ASME B89.1.12M-1985中に記載された座標測定器のう
ちの１つといった他の様々な座標測定器と共に使用する
のに適していることが理解されるであろう。
す座標測定器１０５が示される。座標測定器１０５は、
制御卓１１０と、検定用の球１１５と、ワーク用のテー
ブル１２０と、プローブ１０を保持すると共にプログラ
ム制御によってプローブ１０を操縦する腕部１２５と、
を含む。テーブル１２０はワーク１３０を支持し、この
図においてワーク１３０は高エネルギ物理学で適用され
るシリコン構造体である。腕部１２５はプローブ１０を
ワーク１３０に沿い案内して必要な測定を行う。プロー
ブが或る型式の座標測定器に対して示されているが、プ
ローブが、Cordax 1800 、あるいは、参考文献であるAN
SI/ASME B89.1.12M-1985中に記載された座標測定器のう
ちの１つといった他の様々な座標測定器と共に使用する
のに適していることが理解されるであろう。
【００３０】プローブ１０は、通常このような座標測定
器において用いられている接触式のスイッチと置き換え
て用いることができる。インターフェイスボックス（図
示しない）は、回路が短絡された、あるいは開かれたこ
とを示す信号を提供し、これは接触式のプローブ内に収
容されたスイッチによって提供されていたものである。
この回路が短絡された、あるいは開かれたことを示す座
標測定器への信号は、容量プローブ駆動装置８０（図９
では示さない）からの出力電圧が、球状感受先端部１５
がワークから、例えばこれらの間の間隙が約１μｍであ
るような距離に固定されたことを示したときに、発生す
る。
器において用いられている接触式のスイッチと置き換え
て用いることができる。インターフェイスボックス（図
示しない）は、回路が短絡された、あるいは開かれたこ
とを示す信号を提供し、これは接触式のプローブ内に収
容されたスイッチによって提供されていたものである。
この回路が短絡された、あるいは開かれたことを示す座
標測定器への信号は、容量プローブ駆動装置８０（図９
では示さない）からの出力電圧が、球状感受先端部１５
がワークから、例えばこれらの間の間隙が約１μｍであ
るような距離に固定されたことを示したときに、発生す
る。
【００３１】本発明がいくつかの実施例に関して上述さ
れたが、当業者には、本発明の中心的な精神および範囲
を逸脱することなくこれらの実施例が改良され、変更さ
れ得ることが理解されるであろう。したがって上記記載
の好ましい実施例は、図示され、また制限されない、全
ての点において考慮されるべきであり、本発明の範囲は
上述の記載よりも請求の範囲に示唆されている。したが
って発明者が意図するところは、請求の範囲と同等な意
味および領域内の全ての変更がこの中に含まれるという
ことである。
れたが、当業者には、本発明の中心的な精神および範囲
を逸脱することなくこれらの実施例が改良され、変更さ
れ得ることが理解されるであろう。したがって上記記載
の好ましい実施例は、図示され、また制限されない、全
ての点において考慮されるべきであり、本発明の範囲は
上述の記載よりも請求の範囲に示唆されている。したが
って発明者が意図するところは、請求の範囲と同等な意
味および領域内の全ての変更がこの中に含まれるという
ことである。
【図１】本発明の一実施例に従って構成された容量性プ
ローブの部分断面図である。
ローブの部分断面図である。
【図２】本発明の別の実施例に従って構成された球状感
受先端部の部分断面図である。
受先端部の部分断面図である。
【図３】図１に示した容量性プローブの別の部分断面図
である。
である。
【図４】図１の容量性プローブを試験し、また検定する
装置の斜視図である。
装置の斜視図である。
【図５】図４の装置により得られた、茎状部材の２つの
方向に関する試験結果を示す線図である。
方向に関する試験結果を示す線図である。
【図６】小さい間隙距離におけるプローブの対数関数的
特性を示す線図である。
特性を示す線図である。
【図７】図１のプローブがターゲット体に近づくにつれ
て、容量性板の有効面積が増大することを示す図であ
る。
て、容量性板の有効面積が増大することを示す図であ
る。
【図８】追加の側壁がプローブによる測定に与える影響
を示す線図である。
を示す線図である。
【図９】座標測定器に係合された図１のプローブを示す
図である。
図である。
１０…容量性プローブ １５…球状感受先端部 ２０…中心部 ２５…外側殻部 ３０…首部 ３５…茎状部材 ４０…線 ５０…同軸ケーブル ７０，７５；１３０…ワーク
Claims (20)
- 【請求項１】 導電性を有する球状の感受先端部を具備
し、上記球状感受先端部がワークに隣接配置されたとき
に該球状感受先端部がワークと共にコンデンサを形成す
るよう適合され、上記球状感受先端部とワークとにより
形成されるコンデンサが上記球状感受先端部とワーク間
の距離を表す静電容量を有するようにした容量性プロー
ブ。 - 【請求項２】 上記球状感受先端部とワーク間に交流電
圧を発生する手段をさらに具備した、請求項１に記載の
容量性プローブ。 - 【請求項３】 上記球状の感受先端部が、 絶縁性材料から形成された中心部と、 上記中心部周りに配設された導電性を有する外側殻部
と、を具備した、請求項１に記載の容量性プローブ。 - 【請求項４】 上記中心部がセラミック材料から形成さ
れた、請求項３に記載の容量性プローブ。 - 【請求項５】 上記球状の感受先端部が、鋼鉄、炭化タ
ングステン、およびインコネルにより構成されたグルー
プから選択された１つの材料から形成された、請求項１
に記載の容量性プローブ。 - 【請求項６】 中空の茎状部材と、 上記中空茎状部材の一端に配設された導電性を有する球
状の感受先端部と、 上記導電性を有する中空茎状部材内に同軸配置されると
共に上記導電性を有する球状感受先端部に電気的に接続
された線と、を具備した容量性プローブ。 - 【請求項７】 上記中空茎状部材が導電性を有する、請
求項６に記載の容量性プローブ。 - 【請求項８】 上記球状感受先端部を上記中空茎状部材
に機械的に連結させる首部を具備し、該首部が上記中空
茎状部材から上記球状感受先端部を電気的に絶縁するよ
うにした、請求項６に記載の容量性プローブ。 - 【請求項９】 上記首部がエポキシ材料から形成され
た、請求項８に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１０】 上記中空の茎状部材が真鍮から形成さ
れた、請求項７に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１１】 上記球状の感受先端部が、鋼鉄、炭化
タングステン、およびインコネルにより構成されたグル
ープから選択された１つの材料から形成された、請求項
６に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１２】 上記球状の感受先端部が、 絶縁性材料から形成された中心部と、 上記中心部周りに配設された導電性を有する外側殻部
と、を具備した、請求項６に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１３】 上記中心部がセラミック材料から形成
された、請求項１２に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１４】 上記球状の感受先端部が上記プローブ
によって検出されるべき最大間隙距離よりも大きい半径
を有する、請求項６に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１５】 上記球状感受先端部とワーク間に第１
の交流電圧を発生する第１の電圧発生手段と、 上記中空茎状部材と上記ワーク間に第２の交流電圧を発
生する第２の電圧発生手段と、をさらに具備し、上記第
１および第２の電圧をほぼ同位相にすると共に同振幅に
して上記容量性プローブによる測定時の漂遊容量の影響
を低減させるようにした、請求項７に記載の容量性プロ
ーブ。 - 【請求項１６】 導電性を有する中空の茎状部材と、 上記中空茎状部材の一端に配設された導電性を有する球
状の感受先端部と、 上記球状感受先端部を上記中空茎状部材に連結する手段
であって、上記球状感受先端部を上記中空茎状部材から
電気的に絶縁するように連結する手段と、 上記導電性を有する中空茎状部材内に同軸配置されると
共に上記導電性を有する球状感受先端部に電気的に接続
された線と、 上記球状感受先端部とワーク間に第１の交流電圧を発生
する第１の電圧発生手段と、 上記中空茎状部材と上記ターゲットワーク間に第２の交
流電圧を発生する第２の電圧発生手段と、を具備し、上
記第１および第２の電圧をほぼ同位相にすると共に同振
幅にして上記容量性プローブによる測定時の漂遊容量の
影響を低減させるようにした、容量性プローブ。 - 【請求項１７】 上記球状の感受先端部が、 絶縁性材料から形成された中心部と、 上記中心部周りに配設された導電性を有する外側殻部
と、を具備した、請求項１６に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１８】 上記中心部がセラミック材料から形成
された、、請求項１７に記載の容量性プローブ。 - 【請求項１９】 上記球状の感受先端部が、鋼鉄、炭化
タングステン、およびインコネルにより構成されたグル
ープから選択された１つの材料から形成された、請求項
１６に記載の容量性プローブ。 - 【請求項２０】 上記中空の茎状部材が真鍮から形成さ
れた、請求項１６に記載の容量性プローブ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US889060 | 1992-05-26 | ||
| US07/889,060 US5315259A (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Omnidirectional capacitive probe for gauge of having a sensing tip formed as a substantially complete sphere |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634311A true JPH0634311A (ja) | 1994-02-08 |
| JPH07119565B2 JPH07119565B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=25394449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5107971A Expired - Lifetime JPH07119565B2 (ja) | 1992-05-26 | 1993-05-10 | 容量性プローブ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5315259A (ja) |
| JP (1) | JPH07119565B2 (ja) |
| DE (1) | DE4317285C2 (ja) |
| GB (1) | GB2267573B (ja) |
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